RC skrydžio duomenų įrašymo įrenginys/juoda dėžutė: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Šioje pamokoje aš kursiu „arduino“pagrįstą kovos duomenų registratorių RC transporto priemonėms, ypač RC lėktuvams. Duomenims įrašyti naudosiu „UBlox Neo 6m“GPS modulį, prijungtą prie „arduino pro mini“ir SD kortelės skydo. Šis projektas, be kita ko, įrašys platumą, ilgumą, greitį, aukštį ir akumuliatoriaus įtampą. Šie duomenys bus praturtinti, kad būtų galima geriau žiūrėti naudojant „Google Earth Pro“.

1 žingsnis: įrankiai ir dalys

Dalys

• Ublox NEO 6m GPS modulis: ebay/amazon
• „Micro SD“kortelės modulis: „ebay“/„amazon“
• „Micro SD“kortelė (didelės spartos ar talpos nereikia): „Amazon“
• „Arduino pro mini“: „ebay“/„amazon“
• FTDI programuotojas ir atitinkamas kabelis: ebay/amazon
• Perfboard: ebay/amazon
• Prijungimo laidas: ebay/amazon
• Antraštės kaiščiai: ebay/amazon
• Lygintuvo diodas: ebay/amazon
• 2x 1K omo rezistorius: ebay/amazon
• 1500 mikronų kartonas

Įrankiai

• Lituoklis ir lydmetalis
• Karštas klijų pistoletas
• Nešiojamasis kompiuteris ar kompiuteris
• Multimetras (nebūtinai būtinas, bet neįtikėtinai naudingas)
• Pagalbos rankos (vėlgi nebūtina, bet naudinga)
• Amatinis peilis

Neprivaloma

• Prototipams naudojami daiktai nėra būtini, bet labai naudingi
• Bandomoji Lenta
• Arduino Uno
• Trumpieji laidai

2 žingsnis: teorija ir schema

Prietaiso smegenys yra „Arduino pro mini“, jis maitinamas iš RC transporto priemonių (mano atveju-lėktuvo) „Li-Po“akumuliatoriaus balanso prievado. Turiu 2 s bateriją, tačiau ją galima lengvai pakeisti, kad atitiktų kitų dydžių baterijas.

Šis gabalas nėra baigtas. Aš atnaujinsiu šią instrukciją, kai kontrolinio paviršiaus nuskaitymas bus baigtas

„Servo1“bus mano lėktuvų „elevon“variklis, o „servo 2“- mano skrydžio valdiklio servo išvestis

GPS modulis gauna duomenis iš GPS palydovų NMEA eilučių pavidalu. Šiose eilutėse yra vietos informacija, bet taip pat tikslus laikas, greitis, kryptis, aukštis ir daug kitų naudingų duomenų. Gavus eilutę, šiam projektui naudinga informacija išgaunama naudojant „TinyGPS“kodų biblioteką.

Šie duomenys kartu su akumuliatoriaus įtampa ir „elevon“padėtimi bus įrašyti į SD kortelę 1 Hz dažniu. Šie duomenys parašyti CSV (kableliais atskirtos vertės) formatu ir bus interpretuojami naudojant „Google“žemėlapius, kad būtų sudarytas skrydžio kelias.

3 žingsnis: prototipų kūrimas

PASTABA: GPS modulio jungtys nerodomos aukščiau. GPS yra prijungtas taip:

GND į Arduino žemę

VCC į „Arduino 5V“

RX į „Arduino“skaitmeninį kaištį 3

TX į „Arduino“skaitmeninį kaištį 2

Norėdami patikrinti, ar visi komponentai veikia tinkamai, geriausia pradėti viską išdėlioti ant duonos lentos, nes nenorite sužinoti tik viską surinkę, kad turite sugedusią dalį. Papildoma kodų biblioteka, kurios reikės, yra „TinyGPS“biblioteka, kurią rasite žemiau.

maži gps

Žemiau pateiktas įtampos testerio kodas tik išbando įtampos matavimo grandinę. Koregavimo vertę reikia pakeisti, kad arduino nuskaitytų teisingą įtampą.

Failų kodas naudojamas SD kortelės moduliui ir „micro SD“kortelei patikrinti, kad įsitikintumėte, jog abu skaito ir rašo teisingai.

GpsTest kodas naudojamas siekiant įsitikinti, kad GPS gauna teisingus duomenis ir yra tinkamai sukonfigūruotas. Šis kodas išves jūsų platumos, ilgumos ir kitus tiesioginius duomenis.

Jei visos šios dalys veikia tinkamai, galite pereiti prie kito žingsnio.

4 žingsnis: litavimas ir laidai

Prieš atlikdami bet kokį litavimą ar laidą, sudėkite visus komponentus ant kartono gabalo ir supjaustykite jį pagal išorinius komponentų matmenis. Tai bus jūsų visų detalių montavimo plokštė.

Padarykite plokštę, supjaustydami plokštę iki mažiausio dydžio, nes tai yra svoris ir dydis. Lituokite antgalių kaiščius išilgai pjaustytos plokštės krašto, čia bus prijungtas akumuliatoriaus balanso prievadas ir ateityje valdymo paviršiaus servo ir skrydžio valdiklis. Lituokite 2 1 kΩ rezistorius ir lygintuvo diodą pagal schemą.

Lituokite „micro SD“kortelės modulį prie „arduino“kaiščių pagal schemą, kad sujungtumėte naudodami AWG 24 laidą.

Vėl sukurkite jungtis tarp „perfboard“ir „arduino“pagal grandinės schemą ir naudodami daugiau to paties tipo laidų.

PASTABA: GPS yra elektrostatikai jautrus prietaisas, lituodami būkite atsargūs ir jungdami jungtis niekada neleiskite srovės

Lituokite GPS modulių kaiščius prie atitinkamų „arduino“kaiščių, naudodami maždaug 3-4 cm (1–1,5 colio) laido ilgį, todėl GPS modulis bus pakankamai laisvas, kad galėtų sulankstyti į kitą pagrindo kortelės pusę.

Patikrinkite ir dar kartą patikrinkite visų jungčių tęstinumą, kad įsitikintumėte, jog viskas tinkamai prijungta.

Naudodami karštuosius klijus, pritvirtinkite SD kortelės modulį, „Arduino Pro Mini“ir pritaikytą perforatorių vienoje kartono pusėje, o GPS modulį ir anteną - kitoje.

Kai visi gabalai bus tinkamai prijungti ir pritvirtinti prie kartono, laikas pereiti prie kodo.

5 žingsnis: Kodas

Tai kodas, kuris veikia galutiniame įrenginyje. Kol šis kodas veikia, GPS modulio šviesos diodas pradės mirksėti, kai tik GPS nustatys daugiau nei 3 palydovus. Šviesos diodas ant „arduino“plokštės mirksi vieną kartą, kai tik „arduino“įsijungia, parodydamas, kad CSV failas buvo sėkmingai sukurtas, ir tada jis mirksės kartu su GPS šviesos diodu, kai jis sėkmingai įrašomas į „micro SD“kortelę. Jei nepavyksta inicijuoti „micro SD“kortelės šviesos diodo ir greičiausiai kyla problemų dėl jūsų laidų ar „micro SD“kortelės.

Šis kodas sukurs naują CSV failą kiekvieną kartą, kai programa bus paleista, jie bus pažymėti kaip „flightxx“, kur xx yra skaičius nuo 00 iki 99, kuris didėja kiekvieną kartą paleidžiant programą.

Jei norite, kad skaičiuoklės dabartinis laiko laukas būtų teisingas, turite konvertuoti UTC (koordinuotą visuotinį laiką) į jums tinkamą laiko juostą. Man vertė yra UTC +2.0, nes tai yra laiko juosta, kurioje esu, bet tai galima pakeisti kode, pakeičiant „laiko juostos“plūdę.

6 žingsnis: bandymai, bandymai, bandymai

Iki šiol turėtumėte turėti veikiančią sistemą, laikas ją išbandyti, įsitikinti, kad viskas veikia taip, kaip tikėtasi.

Kai viskas veiks ir gausite skaičiuoklės išvestį, kuri, atrodo, yra tinkama, kad būtų atliktas bet koks smulkus koregavimas. Pavyzdžiui, iš pradžių prietaisas buvo pritvirtintas prie mano lėktuvo apačios su kabelių jungtimis, tačiau po tam tikro tyrimo supratau, kad tai sumažina GPS palydovų, kuriuos vienu metu galima pamatyti, kiekį maždaug 40%.

Išbandykite savo sistemą ir įsitikinkite, kad viskas veikia, ir patobulinkite, jei reikia.

7 žingsnis: praturtinkite savo duomenis

Dabar, kai turite patikimą sistemą, atėjo laikas išsiaiškinti, kaip tuos duomenis pateikti lengviau. Skaičiuoklė tinkama, jei norite tikslaus greičio bet kuriuo metu arba jei norite tiksliai patikrinti, kaip jūsų transporto priemonė elgėsi atlikdama tam tikrą veiksmą, bet ką daryti, jei žemėlapyje norite nubraižyti visą skrydį arba pamatyti kiekvieną duomenų tašką lengviau skaitomas būdas yra naudingas duomenų praturtinimui

Jei norite, kad mūsų duomenys būtų lengviau skaitomi, naudojant „Google“žemę pro, galite spustelėti čia ir atsisiųsti.

Dabar turite konvertuoti CSV failą į GPX failą, kurį „Google“žemė gali lengviau perskaityti naudodami GPS vizualizatorių. Pasirinkite išvesties GPX, įkelkite CSV failą ir atsisiųskite konvertuotą failą. Tada atidarykite GPX failą „Google“žemėje ir jis turėtų automatiškai importuoti ir nubraižyti visus duomenis į gražų skrydžio kelią. Čia taip pat yra papildomos informacijos, pvz., Antraštė bet kuriuo metu.

PASTABA: pašalinau ilgus duomenis iš nuotraukų, nes nenoriu atskleisti tikslios savo buvimo vietos

8 žingsnis: Išvada ir galimi patobulinimai

Taigi apskritai esu labai patenkinta, kaip pavyko šis projektas. Džiaugiuosi turėdamas duomenis iš visų savo skrydžių. tačiau yra keletas dalykų, kuriuos noriu dirbti.

Akivaizdu, kad noriu sugebėti tiksliai nuskaityti valdymo paviršių padėtį. Tam turiu daugumą aparatinės įrangos, bet turiu įgalinti jos naudojimą kode. Dar reikia įveikti keletą techninių iššūkių.

Taip pat norėčiau pridėti barometrą, kad gautumėte tikslesnius aukščio duomenis, nes šiuo metu GPS aukščio duomenys neatrodo daug daugiau nei pagrįsti spėjimai.

Manau, kad būtų gerai pridėti trijų ašių akselerometrą, kad galėčiau tiksliai pamatyti, kiek g jėga bet kuriuo metu ištveria lėktuvas.

Galbūt sukurkite kažkokį aptvarą. Šiuo metu su atvirais komponentais ir laidais jis nėra labai elegantiškas ar tvirtas.

Praneškite man, jei sugalvosite kokių nors dizaino patobulinimų ar pakeitimų, norėčiau juos pamatyti.